Truyền dữ liệu bằng laser tốc độ 1.000 GB mỗi giây

C ác vệ tinh có thể sử dụng chùm laser để liên lạc và truyền dữ liệu về Trái Đất nhanh gấp một triệu lần so với tín hiệu vô tuyến.

Trung Quốc tiến hành thí nghiệm liên lạc tốc độ cao tiên phong sử dụng laser thay cho tín hiệu vô tuyến thông thường giữa các vệ tinh trong hệ thống định vị Bắc Đẩu và trạm mặt đất. Phương pháp này có thể cho phép vệ tinh truyền dữ liệu về mặt đất ở tốc độ vài gigabyte mỗi giây. Nhà chức trách Trung Quốc không tiết lộ hiệu suất liên lạc nhanh nhất của Bắc Đẩu trong thí nghiệm.

Vệ tinh cuối cùng trong hệ thống Bắc Đẩu phóng vào năm ngoái. (Ảnh: SCMP).

Trung Quốc và Mỹ đang trong cuộc đua quyết liệt nhằm thiết lập mạng lưới liên lạc laser trong không gian. NASA hôm 29/11 thông báo sau hai năm trì hoãn, cơ quan này sẽ phóng một vệ tinh thử nghiệm trong tháng 12 để tiến hành thí nghiệm tương tự, kiểm tra truyền dữ liệu qua chùm laser ở 2,8 GB/giây.

Vệ tinh Bắc Đẩu thường liên lạc với người sử dụng ở mặt đất thông qua tín hiệu vô tuyến vốn chỉ có thể truyền những tin nhắn văn bản ngắn do băng thông hạn chế. Với sự hỗ trợ từ tia laser, mạng lưới có thể truyền dữ liệu nhanh hơn một triệu lần tới gần như bất kỳ địa điểm nào ở bất cứ thời gian nào. Liên lạc bằng laser cung cấp băng thông rộng hơn, ít khả năng bị nghe lén hoặc nghẽn mạng hơn.

Bắc Đẩu là mạng lưới định vị vệ tinh toàn cầu lớn nhất thế giới, bao gồm nhiều vệ tinh trên quỹ đạo hơn GPS. Mạng lưới này cung cấp cả dịch vụ định vị và liên lạc, có nhiều ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực dân sự và quân sự. Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc hôm 26/11 thông báo trong thử nghiệm mới nhất, các nhà khoa học chứng minh tín hiệu laser của Bắc Đẩu có thể truyền ổn định trong môi trường thách thức như thành phố, nơi liên lạc bằng ánh sáng ở khoảng cách xa rất khó thiết lập và duy trì do nhiễu loạn trong không khí. Đại diện của viện không tiết lộ thí nghiệm diễn ra ở đâu.

Một trạm mặt đất để liên lạc laser thường là cơ sở cố định với thiết bị phức tạp bao gồm kính viễn vọng lớn, thiết bị theo dõi và khóa chùm tia, thiết bị xử lý tín hiệu. Tuy nhiên, các nhà khoa học và kỹ sư Trung Quốc tích hợp mọi thứ trong một chiếc xe để triển khai di động, theo nhóm phụ trách dự án đến từ Viện Quang học, Cơ khí và Vật lý Trường Xuân tại tỉnh Cát Lâm phía đông bắc Trung Quốc.

Băng thông của chùm laser có thể đạt một terabyte (1.000 GB) mỗi giây. Vệ tinh liên lạc thông thường rất cồng kềnh do cần ăngten khổng lồ và nguồn điện lớn để sản xuất và truyền nhiều tín hiệu vô tuyến. Thiết bị laser nhỏ và nhẹ hơn, nhờ đó có thể chế tạo vệ tinh chủ yếu cho mục đích khác nhằm thiết lập liên lạc tốc độ cao.

Ý tưởng sử dụng vệ tinh liên lạc bằng laser ra đời từ thập niên 1960. Mỹ, Nhật Bản và một số quốc gia châu Âu đã tiến hành nhiều chương trình nghiên cứu để phát triển công nghệ nhưng không thể giải quyết một số vấn đề liên quan. Một thách thức lớn là khí quyển, phân tử khí có thể hấp thụ hoặc phản chiếu ánh sáng, dẫn tới rất ít hạt ánh sáng truyền tới trạm mặt đất. Nhiễu loạn cũng có thể bóp méo hoặc rung lắc chùm laser đến mức tín hiệu ánh sáng trở nên quá mờ để đọc, đặc biệt ở khu vực đô thị.

Trung Quốc tham gia cuộc đua vào cuối thập niên 1990 nhưng nỗ lực hợp tác của các viện nghiên cứu đã mang lại giải pháp. Nhóm nghiên cứu ở Thẩm Dương cho biết họ phát triển một gương kính viễn vọng có thể thay đổi hình dáng nhờ dòng điện để giảm hiệu ứng mờ gây ra bởi nhiễu loạn không khí.

Trong những năm gần đây, cơ quan vũ trụ Trung Quốc công bố một số kế hoạch phóng lượng lớn vệ tinh liên lạc nhỏ lên quỹ đạo thấp của Trái Đất. Trong khi chòm vệ tinh Starlink của SpaceX cung cấp đường truyền Internet với băng thông giới hạn ở 200 MB, mạng lưới của Trung Quốc sẽ sử dụng công nghệ laser để tăng tốc độ ở chi phí thấp hơn, theo các nhà nghiên cứu tham gia chương trình.

Theo khoahoc.tv